细菌细胞直径不足2m,每时每刻却发生着 1500—2000个化学反应,生产着3000多种 蛋白质,1000多种核酸;但其合成效率却 惊人,它合成每个肽链只需百分之三秒, 而现代最先进的蛋白质自动合成机器只能 合成小肽,而且速度也慢,合成每个肽链 需要7分钟,两者相差200多倍;另外细胞 中能量转换效率也很高.
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酶催化反应的缺点主要有以下几个方面. 酶催化反应的缺点主要有以下几个方面.
1)酶是蛋白质,在不适宜的条件下容易发生变性,失活,因此, )酶是蛋白质,在不适宜的条件下容易发生变性,失活,因此, 在使用和保存酶时要十分小心,要尽可能保持适宜的条件.由于 在使用和保存酶时要十分小心,要尽可能保持适宜的条件. 酶对温度, 和有机溶剂敏感 稳定性差, 和有机溶剂敏感, 酶对温度,pH和有机溶剂敏感,稳定性差,使之在某些应用上 受到限制. 受到限制. 2)绝大多数酶溶于水,催化反应结束后,多数酶还有活性,因 )绝大多数酶溶于水,催化反应结束后,多数酶还有活性, 而直接从反应液中将酶与产物分离回收十分困难. 而直接从反应液中将酶与产物分离回收十分困难. 3)有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶,在催化相应 )有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶, 反应时,需要特殊的辅助因子, 反应时,需要特殊的辅助因子,如NAD+,NADH,NADP+, , , , NADPH,FAD,FMA,ATP,以及金属离子等.因此,在酶催 , , , ,以及金属离子等.因此, 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子. 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子.辅酶一般十分 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用. 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用.
酶的优缺点 优点: 优点: 高效性
专一性 反应条件温和
缺点: 缺点:
酶在生物体内的含量一般很低
大多数的酶是蛋白质, 不适宜的条件下 大多数的酶是蛋白质,在不适宜的条件下 容易变性 失活,稳定性差, 变性, 容易变性,失活,稳定性差,在某些方面 的应用有局限性. 的应用有局限性.
问题1 酶在生物体内的含量一般很低, 问题1:酶在生物体内的含量一般很低,工业生产 所用的酶是如何获得的? 所用的酶是如何获得的? 问题2 酶特别"娇嫩" 对环境条件的要求较苛刻. 问题2:酶特别"娇嫩",对环境条件的要求较苛刻. 这就给实际生产及应用造成麻烦.怎么解决这一问题呢? 这就给实际生产及应用造成麻烦.怎么解决这一问题呢? 问题3 酶催化反应结束后, 问题3:酶催化反应结束后,酶和其他产物混合在一 分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度, 起,分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度,而且酶 不能分离出来重复使用,也造成了浪费. 不能分离出来重复使用,也造成了浪费. 这个问题又是怎样解决呢? 这个问题又是怎样解决呢?
酶是生物界普遍存在,因而可以从动物,植物\ 酶是生物界普遍存在,因而可以从动物,植物\微 生物等各种原料中提取酶, 生物等各种原料中提取酶,如从动物胰脏中可以 提取胰蛋白酶\淀粉酶\核糖核酸酶, 提取胰蛋白酶\淀粉酶\核糖核酸酶,从木瓜中 提取木瓜蛋白酶, 提取木瓜蛋白酶,从菠萝皮中提取菠萝蛋白 但动物,植物的来源总是有限的, 酶.但动物,植物的来源总是有限的,不能适应 生产上大量用酶的需要, 生产上大量用酶的需要,所以目前工业上大多采 用微生物发酵法来获得大量的酶制剂. 用微生物发酵法来获得大量的酶制剂.此法的优 点在于微生物人工培养不受气候, 点在于微生物人工培养不受气候,地理等条件的 限制,繁殖速度快, 限制,繁殖速度快,还可以根据需要选育菌种来 提高产酶率. 提高产酶率.
请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点? 请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点?
酶催化反应的优点主要表现在以下几个方面. 酶催化反应的优点主要表现在以下几个方面. 1)酶催化的反应类型十分广泛.具有极其广泛的应 )酶催化的反应类型十分广泛. 用范围. 用范围. 2)酶催化的反应具有极高的选择性(专一性),几 ),几 )酶催化的反应具有极高的选择性(专一性), 乎没有副反应,反应的转化率和产率高. 乎没有副反应,反应的转化率和产率高. 3)酶催化的反应速度高.酶催化的反应速度大约比 )酶催化的反应速度高. 化学催化剂催化的反应速度高1010倍,因此,酶催 化学催化剂催化的反应速度高 倍 因此, 化的反应时间短,设备利用率高,生产效率高. 化的反应时间短,设备利用率高,生产效率高. 4)酶催化的反应条件温和,一般是在常温,常压, )酶催化的反应条件温和,一般是在常温,常压, 近乎中性pH条件下反应 因此,能耗低, 条件下反应, 近乎中性 条件下反应,因此,能耗低,设备要求 使用时间长,反应成本和操作成本低. 低,使用时间长,反应成本和操作成本低.
问题4 有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶, 问题4:有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶,在催化 相应反应时,需要特殊的辅助因子, 相应反应时,需要特殊的辅助因子,如NAD+,DH,NADP+, , , , NADPH,FAD,FMA,ATP,以及金属离子等.因此,在酶催 , , , ,以及金属离子等.因此, 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子. 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子.辅酶一般十分 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用. 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用.
问题1 酶在生物体内的含量一般很低, 问题1:酶在生物体内的含量一般很低,工业生产 所用的酶是如何获得的? 所用的酶是如何获得的? 问题2 酶特别"娇嫩" 对环境条件的要求较苛刻. 问题2:酶特别"娇嫩",对环境条件的要求较苛刻. 这就给实际生产及应用造成麻烦.怎么解决这一问题呢? 这就给实际生产及应用造成麻烦.怎么解决这一问题呢? 问题3 酶催化反应结束后, 问题3:酶催化反应结束后,酶和其他产物混合在一 分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度, 起,分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度,而且酶 不能分离出来重复使用,也造成了浪费. 不能分离出来重复使用,也造成了浪费. 这个问题又是怎样解决呢? 这个问题又是怎样解决呢?
第二节 酶在工业生产中的应用
多酶片说明书 【成份】每片含胰酶300毫克, 胃蛋白酶13毫克,辅料为蔗糖. 【适应症】消化不良食欲缺乏. 【药理作用】胰酶中含有胰脂肪 酶,胰淀粉酶,胰蛋白酶.胰 脂肪酶能使脂肪分解为甘油及 脂肪酸,胰淀粉酶能使淀粉转 化为糖,胰蛋白酶能使蛋白质 转化为多肽;胃蛋白酶能使蛋 白质转化为多肽.二者合用, 可促进消化,增进食欲.
问题4 有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶, 问题4:有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶,在催化 相应反应时,需要特殊的辅助因子, 相应反应时,需要特殊的辅助因子,如NAD+,NADH,NADP+, , , , NADPH,FAD,FMA,ATP,以及金属离子等.因此,在酶催 , , , ,以及金属离子等.因此, 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子. 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子.辅酶一般十分 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用. 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用.